Leiterplatte

Wenn man ein Handy oder einen Fernseher aufschraubt, sieht man meist eine flache grüne Platte. Auf ihr sitzen kleine schwarze Klötzchen, silbrige Punkte und feine Linien. Diese Platte heißt Leiterplatte. Sie hat zwei Aufgaben: Sie hält alle Bauteile mechanisch an ihrem Platz. Und sie verbindet die Bauteile elektrisch, damit Strom von einem zum nächsten fließen kann. Statt vieler einzelner Kabel gibt es dafür hauchdünne Kupferbahnen, die fest auf die Platte aufgebracht sind. Im Englischen heißt sie Printed Circuit Board, kurz PCB.

Warum ohne Platine kein Gerät funktioniert

Vor der Leiterplatte wurden elektronische Schaltungen von Hand verdrahtet. Jede Verbindung war ein einzelnes Kabel, jede Lötstelle Handarbeit. Das war langsam, teuer und fehleranfällig. Ein Gerät mit tausend Verbindungen wäre so praktisch nicht baubar gewesen. Die Leiterplatte macht aus dieser Verdrahtung ein Druckverfahren: Man entwirft das Muster einmal am Computer und kann es danach millionenfach identisch herstellen.

Das ist der Grund, warum Elektronik so billig geworden ist. Ein moderner Chip kann noch so leistungsfähig sein — ohne eine Platte, die ihn mit Stromversorgung, Speicher und Anschlüssen verbindet, ist er nutzlos. Bei KI-Rechenzentren gilt das besonders. Eine Grafikkarte ist im Kern ein Rechenchip auf einer sehr aufwendigen Leiterplatte.

Deshalb ist die Herstellung von Leiterplatten auch wirtschaftlich und politisch heikel. Ein sehr großer Teil der weltweiten Produktion findet in Ostasien statt, vor allem in China, Taiwan und Südkorea. Wenn diese Lieferketten stocken, stehen Fabriken für Autos und Computer still — auch wenn die Chips selbst verfügbar wären.

Kupferbahnen, Lagen und Löcher

Die Grundlage ist eine feste Platte aus Kunstharz und Glasfasergewebe. Dieses Material leitet keinen Strom, es ist also ein Isolator. Darauf liegt eine dünne Schicht Kupfer, meist nur wenige Hundertstel Millimeter dick. Aus dieser Schicht wird das Leitungsmuster herausgearbeitet: Alles, was Leitung werden soll, wird geschützt, der Rest wird mit einer Chemikalie weggeätzt. Übrig bleiben die feinen Bahnen, die man auf einer Platine sieht.

Bei komplexen Geräten reicht eine Ebene nicht aus, weil sich die Bahnen sonst kreuzen würden. Deshalb werden mehrere solcher Kupferschichten übereinander verpresst, getrennt durch Isolierschichten. Eine Handy-Platine hat oft acht bis zwölf Lagen. Verbindungen zwischen den Lagen entstehen durch winzige gebohrte und innen verkupferte Löcher, die man Durchkontaktierungen nennt.

Zum Schluss werden die Bauteile aufgesetzt und festgelötet. Das erledigen Bestückungsautomaten, die mehrere Bauteile pro Sekunde platzieren. Danach fährt die Platte durch einen Ofen, in dem eine Lötpaste schmilzt und alle Kontakte gleichzeitig verbindet. Ein häufiger Irrtum ist übrigens, dass Grün die Farbe des Materials sei. Grün ist nur der Schutzlack, der das Kupfer vor Rost bewahrt; es gibt ihn auch in Blau, Rot oder Schwarz.

Von der Waschmaschine bis zum Serverrack

Leiterplatten stecken in praktisch allem, was Strom braucht und mehr kann als leuchten: in Waschmaschinen, Kopfhörern, Autoschlüsseln, E-Bikes und Spielkonsolen. Wer selbst etwas baut, begegnet ihnen bei Bastelplatinen wie Arduino oder Raspberry Pi. Dort sind die Bauteile absichtlich groß und beschriftet, damit man die Schaltung nachvollziehen kann.

In Wirtschaftsnachrichten taucht der Begriff meist als Teil der Lieferkette auf. Wenn von Engpässen bei Elektronik die Rede ist, geht es oft nicht nur um Chips, sondern auch um Platinen und deren Bestückung. Auftragsfertiger wie Foxconn bauen sie für viele bekannte Marken, die selbst gar keine Fabrik besitzen.

Zu unterscheiden ist die Leiterplatte vom Chip. Der Chip ist ein einzelnes Bauteil aus Silizium mit Milliarden mikroskopisch kleiner Schalter. Die Leiterplatte ist die Ebene darüber: sichtbar, millimeterdick und mit bloßem Auge erkennbar. Beide sind nötig, aber sie werden in völlig verschiedenen Fabriken hergestellt.